Confirman un efecto magnetotérmico cuántico predicho en 1965 en dispositivos SQUID

Dibujo20121219 A direct-current superconducting quantum interference device dc-SQUID

Se ha verificado en laboratorio un efecto térmico en diodos tipo Josephson predicho hace 40 años por Maki y Griffin: el cambio de la conductividad térmica controlado por un campo magnético. Giazotto y Martínez-Pérez [2] han observado el efecto predicho por Maki y Griffin calentando por un extremo un dispositivo SQUID, verificando que el flujo de calor a través del dispositivo puede ser modulado por un flujo magnético externo. Enfriando el SQUID a 235 mK (mili-kelvin) han logrado una transferencia de 60 mK por cuanto de flujo de campo magnético en dicho dispositivo. La manipulación coherente en fase del calor en nanocircuitos de estado sólido promete múltiples aplicaciones, como la disipación de calor en los sensores de radiación que se usan en radiotelescopios. Nos lo cuenta Raymond W. Simmonds, “Thermal physics: Quantum interference heats up,” Nature 492: 358-359, 20 December 2012, que se hace eco del artículo de Francesco Giazotto, María José Martínez-Pérez, “The Josephson heat interferometer,” Nature 492: 401–405, 20 December 2012. El efecto fue predicho por Kazumi Maki, Allan Griffin, “Entropy Transport Between Two Superconductors by Electron Tunneling,” Phys. Rev. Lett. 15, 921-923, 13 December 1965.

Brian Josephson descubrió en 1962 que al acercar dos metales superconductores, los pares de Cooper pueden saltar de forma espontánea por efecto túnel a través del espacio vacío, comportándose como un diodo de efecto túnel. En los diodos tipo Josephson con forma anular, el flujo magnético está cuantizado, lo que permite desarrollar dispositivos cuánticos tipo SQUID (Superconducting direct-current QUantum Interference Device), que se pueden usar como cubits (bits cuánticos) o como detectores ultrasensibles del flujo magnético. La ley de Wiedemann-Franz relaciona la conductividad térmica de un metal con su conductividad eléctrica (son proporcionales gracias a que los electrones pueden transportar parte del calor en el metal). Pero el efecto de Maki y Griffin está acoplado a los cuantos de flujo magnético en el SQUID, lo que posibilita su uso donde los dispositivos termoeléctricos no pueden ser utilizados. Por cierto, el artículo original de B.D. Josephson es “Possible new effects in superconductive tunnelling,” Physics Letters 1: 251-253, 1 July 1962.

Dibujo20121219 Josephson heat interferometer

 

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